Магнитоиндукционные методы измерения расхода

Согласно закону электромагнитной индукции в электропроводящем теле, перемещающемся в магнитном поле, возникает ЭДС, величина которой пропорциональна скорости потока. Величину генерируемого напряжения можно определить по формуле:

.

Рис. 8.17 Принцип работы электромагнитного расходомера: А – положение электродов; Б – взаимосвязь между направлением потока и векторами электрического и магнитного полей.

В основе электромагнитных расходомеров лежит взаимодействие движущейся электропроводной жидкости с магнитным полем, подчиняющееся закону электромагнитной индукции.

Основное применение получили такие электромагнитные расходомеры, у которых измеряется ЭДС, индуктируемая в жидкости, при пересечении ею магнитного поля. Для этого (рис. 5) в участок 2 трубопровода, изготовленный из немагнитного материала, покрытого внутри неэлектропроводной изоляцией и помещенного между полюсами 1 и 4 магнита или электромагнита, вводятся два электрода 3 и 5 в направлении, перпендикулярном как к направлению движения жидкости, так и к направлению силовых линий магнитного поля. Разность потенциалов Ε на электродах 3 и 5 определяется уравнением .

Ε == BDu = 4BQ_о/pD,

где В — магнитная индукция; D — расстояние между концами электродов, равное внутреннему диаметру трубопровода; u и Qo — средняя скорость и объемный расход жидкости.

Таким образом, измеряемая разность потенциалов Ε прямо пропорциональна объемному расходу Qo. Для учета краевых эффектов, вызываемых неоднородностью магнитного поля и шунтирующим действием трубы, уравнение умножается на поправочные коэффициенты к_м и к_и, обычно весьма близкие к единице.

При измерении расхода расплавленных металлов применяется постоянное магнитное поле. При измерении же расхода обычных жидкостей с ионной проводимостью во избежании поляризации электродов применяют переменное магнитное поле, создаваемое электромагнитами. В случае питания их током промышленной частоты f поле имеет синусоидальную форму и его индукция B = Вmах sin 2nft. В этом случае ЭДС, пропорциональная расходу, изменяется по уравнению

(11)

Но в последние годы все шире применяется переменное поле низкой частоты и особой формы.